我在哪？我從哪來？我該去哪？老鼠都知道。


「請問，你能告訴我，從這裡我應該往哪裡走嗎？」
「那得看妳想去哪裡。」貓說。
「我不是很在乎去哪……」愛麗絲說。
「那麼妳走哪條路都沒關係了。」
「只要我能到得了某個地方就好……」
「噢，只要妳走得夠久，肯定會到得了。」——《愛麗絲夢遊仙境》

這段經典對話看似滑稽，卻說中了空間推理的真諦：我們不是單靠眼睛判斷方位，而是根據過去的路徑、預期的目標、甚至一種抽象的地圖感，來知道自己在哪、該往哪走。你也許不會因為看到一個便利商店就知道你在哪裡，畢竟現在全台的全家都長一樣——你靠的是「我剛剛從東邊走過來、那應該是城中東路口」這類內部邏輯的推論。

我們的大腦會根據剛剛走過的方向、距離，搭配內部地圖進行推理，才能知道「我現在應該在哪裡」。這是一種很高階的能力，不是死記硬背，而是動態整合資訊、維持假設、再做出推論。

那麼問題來了——老鼠能做到這件事嗎？麻省理工學院的研究團隊最近在《Nature Neuroscience》上發表了一篇精彩的研究，證明小鼠也能在「地標都長一樣」的情境下，靠自己的路徑推理找出正確的目標點。而牠們這麼做時，後扣帶皮質（RSC）扮演了關鍵角色。

研究團隊設計了一個特別的實驗來找答案：在一個沒有明顯環境線索的圓形迷宮中，他們放了兩個**長得一模一樣的視覺地標**，小鼠每次只能看到其中一個。這些地標只是地上亮起的圓點，分別代表「a」和「b」，其中只有「b」旁邊藏著能獲得水的獎勵口。要找出誰是「b」，小鼠得靠自己的移動方向與距離，推論出第二次遇見的地標位置——這不是感覺，而是空間推理（圖一）。
圖一

他們放電在哪？後扣帶皮質（Retrosplenial cortex, RSC）是誰？
這次研究的焦點是後扣帶皮質（RSC），大腦中一塊位置頗後、連結廣泛的皮質區域，早期文獻指出它參與了自我運動資訊的整合、地標記憶、空間定向，也是海馬迴與頂葉皮質之間重要的橋樑。比起海馬迴，RSC 的功能更偏向「把現在經驗過的事情放進一個大腦地圖中」。

研究人員懷疑：這裡會不會就是讓小鼠產生「我剛剛可能在哪裡」的腦區？於是他們用16組 tetrode 電極植入 RSC（圖一），在小鼠自由行走並解任務的過程中，記錄多達 90 顆神經元的放電活動。

沒看到第二個地標前，大腦就已經開始猜了
每一輪任務都從全黑的環境開始（LM0），當小鼠碰到第一個地標後（LM1），它並不知道那是「a」還是「b」，但它的大腦已經悄悄準備了兩種可能的假設；當走著走著又遇到另一個一模一樣的點（LM2），小鼠就能根據「移動的方向與距離」選出正確的方向去拿獎勵。

關鍵來了——RSC神經元的活動在 LM1 階段就已經出現了兩種明確分化的狀態，分別代表小鼠內心的兩個假設：「我可能剛剛是從 a 出發」或「我可能是從 b 出發」；當視覺輸入來到第二個地標時，大腦會根據內部狀態做出正確推論（圖二）。也就是說，即使兩個視覺輸入完全一樣，小鼠根據之前走過的路，在神經空間中走上不同的軌跡，完成了抽象的「地標辨識」。
圖二

為什麼要找人工神經網路（ANN）來對照？
這群作者不只用動物實驗，他們還訓練了一個簡化版的 recurrent ANN，丟給它隨機速度軌跡與地標輸入，看看它能不能也靠「內部假設」完成任務。結果它真的辦到了！而且它學會了先產生兩種假設（在 LM1）、再根據第二地標做出正確判斷（在 LM2），更妙的是——這個 ANN 的神經活動軌跡同樣限制在一個低維空間中演化（圖三）。
圖三

這讓研究者得以直接比對 RSC 的活動模式與 ANN 的狀態空間：不僅行為表現一致，連「如何推理」的內部機制都很像！

這到底代表什麼？跟以前有什麼不同？
過去我們知道大腦可以根據感官輸入與記憶做出推斷，但這次研究更進一步指出：大腦可能是透過維持多重假設、並在神經空間中保留這些假設的「位置」，來實現具體的推理。而這些操作不需要新的外部線索，只靠內部動態就能完成（圖四）。
圖四

更重要的是，這樣的動態並不是混亂、雜亂無章的，而是穩定且低維的 attractor dynamics（吸引子動態），這意味著——不論輸入多不穩定、環境多模糊，大腦都可以像滑鼠游標一樣，在神經空間中「移動到對的位置」來解讀訊息。

這篇研究讓人想起一件事：大腦可能不只是一部輸入–輸出機器，它其實是一部維持、整合與操弄「可能性」的假設機器。未來我們或許可以更進一步了解：當我們在複雜情境中思考、做決策、甚至想像自己從未去過的地方時，大腦可能也是這樣「走走神」地計算出來的。


撰稿人：周品汝


Reference:
2. Voigts, Jakob, et al. "Spatial reasoning via recurrent neural dynamics in mouse retrosplenial cortex." Nature Neuroscience (2025): 1-7.

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